人眼的动态范围与数码相机相比如何?


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根据DxO测试,相机具有10至12级的动态范围。那是对的吗?噪声可以完全降低某些较低的值(很容易导致某些限位损失)。

另外,诺曼·科伦(Norman Koren)表示,数码相机的原始动态范围可以是9到11档,但打印件只有6.5档。

维基百科在动态范围的一部分中说,人眼的对比度约为6.5级。如果是这样,为什么人眼在录制高动态范围的场景时明显比照相机好得多?


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作为人眼与现代相机和镜头相比的一部分,提出了动态范围问题,但实际上并没有得到回答。我认为这是一个合理的独立后续问题,因为更广泛的问题可能过于广泛。
mattdm 2012年

Answers:


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这是一个非常好的问题,答案可以填满数百页-实际上,答案已经填满了数百页。

简短的答案是您引用的数字与明显的事实不一致,因为通常引用的数字是错误的:-)。继续阅读...

互联网上有关此主题的信息很多,而且质量一如既往地变化很大。在站点和人物之间也存在很多“事实”的模仿现象,例如Wikipedia中的现象似乎足够普遍,但是有一些非常合理的论据似乎表明Wikipedia人物是非常错误的,并且大大低估了该人物。

重要的是要注意,眼睛充当对比检测器,而不是绝对水平检测器(例如,数码相机传感器使用的),因此比较时需要注意。

借助虹膜,化学适应性和其他所有技巧,它似乎可以拉动整个眼部系统的绝对动态范围超过20个光圈。由于每个止损点是2的因数,因此等于2 ^ 20或大约“远远超过1,000,000:1”。在顶端,太阳太亮了!!!在适应黑暗的眼睛的底端,可以检测到单个光子。D3S(比D4更好的性能)可能会遇到麻烦。(请注意,并不是每个光子-当您降低到每秒几个光子的水平​​时,它们中的许多将撞击非传感器区域,而不会被检测到。但是当一个DOES撞击敏感的视网膜区域时,它将产生一个信号可以录制。)

但是,我离题:-)。讨论眼睛动态范围等内容的页面非常好(似乎)

段落标题值得注意:

关于人眼分辨率
和打印细节分辨的注意事项
眼睛有几百万像素等效?
人眼的灵敏度(等效于ISO)眼睛
的动态范围眼睛
的焦距

作者认为,在弱光条件下,眼睛的动态范围在不因适应或虹膜而改变灵敏度的情况下约为1,000,000:1。即,与上述“超过”下限一样大。然后,他证明了该要求,如下所述。乍一看,这听起来很令人信服。该论点可能存在缺陷,但似乎可以,但这并不意味着它适用于所有光照水平。

您可以做一个简单的实验。在晴朗的夜晚满月的时候,出示星图。等待几分钟,以使眼睛适应。现在,当您可以在视野中看到满月时,找到可以检测到的最微弱的恒星。尝试将月亮和星星限制在垂直向上45度(天顶)以内。

如果您在远离城市灯光的天空晴朗的情况下,可能会看到3星等星。

满月的恒星大小为-12.5。

如果您可以看到2.5星的星等,那么您看到的星等范围是15。

每5个量级是100的因数,因此15是100 * 100 * 100 = 1,000,000。

因此,在这种相对较低的光照条件下的动态范围约为100万比一,甚至更高!

但是,这是我的建议,建议您在正常的日光水平下进行实验。

  • 找到一个场景,其中包含黑暗区域和非常明亮的区域的良好混合-理想情况下,某些黑暗区域是靠近亮度岛的孤立岛。一个例子可能是阳光穿过树木照到阴影浓密的地方-几个手镯或阴影浓密的区域会有所帮助。

  • 让您的眼睛适应一般的照明水平-不要凝视阳光直射附近的亮点,也不要专注于任何特别黑暗的区域。

  • 请注意,您可以在最暗的黑暗区域看到细节的程度-在什么水平的暗度下会逐渐变黑。

  • 在明亮的地方尝试同样的操作-当您朝着太阳的方向看时,会有一个地方会洗掉细节,您将无法合理地看到更多东西。

  • 将您的视线在黑暗与明亮之间来回穿梭,以尝试阻止您的适应机制改变您的f-stop。

  • 现在,为场景拍照。“正确”曝光,然后在照片中看到您可以看到的最暗区域,然后将您可以分辨出的最亮的高光都冲洗掉。

  • 如果您有设备,请拍摄HDR照片,并在照片之间使用最大光圈值变化。(我的Sony A77允许5ev步骤。)

我的经验是,我的眼睛总是可以看到比相机更宽的亮度范围(Minolta 7Hi,A200、5D,7D,A700,A77等)

在最大的HDR图像(中心之间为10 ev范围)上,我的眼睛可以看到比相机更好的图像。

当我可能需要让眼睛融合时(在大约4秒钟之内!),这似乎不会出现的区域处于极弱的光线下,而我可以看着弱光的照片并查看图像立即。因此,我可能需要10秒的曝光时间这一事实与观看无关。


其他各种好东西:


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哇:)这真令人着迷。
Paolo

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比这还糟。当您在场景上移动焦点时,大脑会使用所看到的内容来构成心理图像的外围。因此,当您的眼睛进行调整时,您会看到较亮区域的所有高光细节,然后会看到较暗区域的所有阴影细节。这一切都以毫秒为单位,所以您不会意识到场景正在为您重建。
Phil H

+1很好的答案,当您添加一个事实时,我们就不会用眼睛“看到”,而是用大脑“看到”,这变得更加复杂。
whatsisname 2012年

有趣的东西。我认为这里可能会有一些术语混用。我过去已经读过一些东西(我需要找到链接),这些东西表明眼睛的动态范围约为24个光圈,但对比度范围约为20或更小。动态范围是传感设备的整个灵敏度范围,其中对比度范围通常用于指示所使用的总动态范围的一部分。考虑到眼睛在明亮的阳光下最多只能检测到一个光子(其DR下限)以及数百万个光子,因此这是有道理的。
jrista

那么,人眼的DR更像2 ^ 24(1600万),这是有道理的……但是,就像摄像机的DR一样,人们无法利用硬件能够提供的所有动态范围每时每刻。您必须将可用的DR压缩到较窄的对比度范围内,以适合查看设备...对于计算机屏幕,大约8-10停,对于打印大约5-7停。在设备的总动态范围内,可变对比度的性质应使读者了解被称为动态的原因。
jrista

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隐喻地讲,这可能是由于大脑没有“看到”单个图像,而是根据眼睛在场景中移动时产生的一系列连续“镜头”来构成一个图像。

为了使最终“图像”的整体动态范围最大化,这些“镜头”中的每一个都是用变量“光圈”“拍摄”的。

如果愿意,您可以将思维过程视为全景图和HDR的混合体。:o)


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这个问题无法标准化,因为眼睛的动态范围总是在不断变化以适应光的强度,这不仅取决于“人的光圈”,还取决于大脑对眼睛在看什么的敏感度。这就像具有不同处理器的相机一样,在需要时对光最敏感,在需要时对黑暗最敏感。我认为眼睛的动态范围约为22至24 EV。

我已经被这个问题吸引了一段时间了。尝试拍摄乳白色展位的照片,其中有不同角度的灯箱,而不必先包围曝光,再分别支架进行白平衡,然后再进行后期处理。这在物理上是不可能的。

就像眼睛会在心理上适应白平衡一样,这就是为什么“需要新鲜的眼睛”这一术语的原因,这是因为视觉感知也是一个因素。


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主要原因是人眼以对数刻度记录亮度,而数字传感器是线性的。请查看该站点大约一半的地方,以获取更多信息。


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最佳答案是最好的,同时有一些不正确的评论。由于眼睛的运动和快速调整,眼睛无法获得巨大的动态范围。尝试进行实验时,将眼睛固定在一个点上,并保持眼睛固定,注意在近距离视野中在更亮或更暗的区域中可以看到的内容。尝试固定在亮度不同的点上,以查看落在正常光照水平下的几乎所有内容确实清晰可见。由于您将注意力集中并固定在一个点上,因此眼睛移动无法说明您仍然可以轻松感知附近外围的明暗物体的事实。用最好的相机拍摄照片,这远非如此。

当然,当太阳和其他明亮的光源靠近您的视线中心时,它们会太亮,并且从室内明亮的光线变为漆黑的光线也太多了。根据与用于运动的超高价视频摄像机以及高价数码相机的比较,最可能是正确的24档数字。

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